云计算环境中基于同态加密的密文计算方法设计与实现

摘要

随着计算机和网络技术的不断发展，网络用户数量飞速增长，数据量越来越庞大，已经成为海量数据。然而这些海量数据不可避免地隐藏了诸如身份证、密码和银行卡信息等用户隐私信息，这些隐私数据一旦被窃取将会给用户带来不可弥补的损失。因而隐私保护已经成为信息安全领域的重点研究课题之一。在隐私保护的研究中，同态加密作为一种具有特殊属性的加密方法引起了广泛关注，不同于传统的加密方案，同态加密方法除了可以实现加密明文还可以实现密文间的运算。利用同态性，可以不必解密每一段密文，而是多个密文运算后再解密，在海量数据情况下可以节约解密的成本。因此，同态加密技术在云计算安全方面具有重要意义。
　　本文根据云计算分布式的特点，并结合同态加密算法，在Hadoop MapReduce并行计算框架中，提出了一种基于MapReduce的并行同态加密方案。文中实现了具体的并行同态加密算法，并对该方案的同态性和正确性进行了理论分析。实验结果表明，基于MapReduce的同态加密方案可以有效地减少加密数据的时间，为大数据的加密问题提供了有效的方案。
　　同时，本文设计了一个文件加密客户端系统，用户可以通过本地客户端对云环境中的文件进管理，可以对文件进行加密操作，同时客户端提供了串行加密与并行加密，便于清晰的比较两者加密速度的变化。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2课题研究现状

1.3本文主要工作与组织结构

第二章 同态加密技术及其研究现状

2.1同态加密的定义

2.2经典同态加密方案

2.3同态加密算法的研究现状

2.4本章小结

第三章 云计算基础

3.1云计算基础

3.2 Hadoop概述

3.3本章小结

第四章 云环境下并行同态加密算法的设计

4.1基于MapReduce的并行同态加密方案

4.2实验结果分析

4.3本章小结

第五章 文件加密客户端的系统设计

5.1需求分析

5.2系统总体设计

5.3详细设计

5.4本章小结

第六章 文件加密客户端的实现与测试

6.1系统开发与运行环境

6.2文件加密客户端的实现

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1工作总结

7.2研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢